2021 Fiscal Year Annual Research Report
層状BNを用いた大面積可能な金属基板、ガラス基板上へのGaN系デバイス成長
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18H01886
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
小林 康之 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (90393727)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 浩 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (00513342) [Withdrawn]
中澤 日出樹 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90344613)
小豆畑 敬 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (20277867)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 六方晶窒化ホウ素 / 分子線エピタキシー / 窒化物半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らは、2012年に六方晶窒化ホウ素(h-BN)が、サファイア基板上GaN系デバイス構造のバッファ層として機能することを発見した。本研究の目的は、上記発見におけるh-BNのバッファ層としての機能をさらに発展させ、デバイスの大面積化が可能な金属基板、ガラス基板上に単結晶h-BN薄膜を成長し、さらにその単結晶h-BNバッファ層上にGaN系デバイス構造を分子線エピタキシー(MBE)法により成長することである。
当該年度、ガラス基板上にMBEによりh-BN薄膜を成長し、ガラス基板の密度をX線反射率測定により厳密に求め、そのガラス基板の密度を用いたガラス基板とh-BNの2層モデルを仮定してシミュレーションを行うことにより、h-BNの膜厚を厳密に求めることに成功した。ラマン散乱と赤外反射スペクトル測定において、ラマン活性なE2gモードと赤外活性なE1uモードがそれぞれ観察され、h-BN薄膜がMBEにより成長したことがわかった。また、原子間力顕微鏡(AFM)観察により、ガラス基板上h-BN薄膜の自乗平均面粗さ(RMSラフネス)は1 nm以下であり、極めて平坦性に優れたh-BN薄膜がガラス基板上に成長したことがわかった。
ガラス基板上に、Ⅲ族原料断続供給法を用いて、AlN薄膜を成長した。赤外反射スペクトル測定から、AlNの振動であるAlN E1(TO)の横光学モードの吸収ピークが観測され、ガラス基板上にAlN薄膜が成長したことがわかった。AFM観察から、ガラス基板上AlN薄膜のRMSラフネスは6.4 nmであり、サファイア基板上AlN薄膜のRMSラフネスより大きい値を示した。斜入射X線回折によりガラス基板上AlN薄膜の評価を行い、AlN(0002)回折が観測され、c軸配向したAlN薄膜が成長していることがわかった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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